泡菜中的亚硝酸盐

余海霞刘盼盼季来顺周敏罗利

（湖北民族学院生物科学与技术学院食品科学与工程湖北恩施）

摘要：乳酸菌发酵是我国蔬菜加工的传统工艺之一，发酵蔬菜因独特的风味和丰富的益生菌而深受消费者喜爱。但现代科学研究发现蔬菜发酵过程中会产生亚硝酸盐积累的问题，不利于消费者健康。本文概述蔬菜发酵过程中亚硝酸盐形成的机理及变化规律，并对降低发酵蔬菜亚硝酸盐含量的研究与应用进行综述。

关键词：发酵蔬菜；乳酸菌发酵；亚硝酸盐；检测方法；调控方法

Nitrite in pickled cabbage Yu Haixia Liu Panpan Ji Laishun Zhou Min Luoli (College of biological science and technology, Hubei Institute for Nationalities, food science and engineering, Hubei Enshi)

Abstract: lactic acid bacteria fermentation is one of the traditional art of China's vegetable processing, fermented vegetable because of the unique flavor and rich probiotics and popular consumer favorite. But the modern scientific research found that vegetable fermentation process will produce nitrite accumulation, is not conducive to the health of consumers. In this paper, the mechanism and rule of nitrite formation for the vegetable in the

fermentation process, and carried on the summary to the research and application of lower content in fermented vegetables.

Keywords:fermented vegetable; lactic acid fermentation; nitrite; detection method; control method

发酵蔬菜是我国传统的蔬菜加工制品，风味清新独特，千百年来在我国人们的餐桌上占有不可替代的一席之地。蔬菜发酵加工是利用有益微生物的活动并控制其生长条件对蔬菜进行的冷加工方式之一。采用不同的加工工艺，可得到泡菜、酸菜、酱菜和腌菜等多种形式的发酵蔬菜产品。蔬菜经过发酵加工，不仅形成了乳酸、双乙酰、酮类化合物等风味物质，而且产生了大量以乳杆菌、双歧杆菌等乳酸菌为主的益生菌，赋予了发酵蔬菜产品独特的风味及优良的保健功能。蔬菜富含维生素、矿物质和膳食纤维等, 具有调节人体酸碱平衡、帮助消化、润肠通便、降血脂、预防动脉粥样硬化、保护心脑血管、延缓衰老、抗肿瘤等功能, 在人们日常膳食中占有十分重要的地位。发酵蔬菜是以新鲜蔬菜为原料、经微生物发酵而成的一种传统食品, 除含有原料蔬菜固有的营养和风味物质外,还含有多种因发酵产生的风味和生理活性成分。与新鲜蔬菜相比, 发酵蔬菜具有更好的口感、风味和保藏性, 成为居家和旅游的佐餐开胃佳品。

1泡菜中亚硝酸盐的来源

蔬菜经过发酵加工，不仅形成了乳酸、双乙酰、酮类化合物等风味物质，而且产生了大量以乳杆菌、双歧杆菌等乳酸菌为主的益生菌，

赋予了发酵蔬菜产品独特的风味及优良的保健功能。蔬菜是容易累积硝酸盐的作物，在世界各地区人民膳食中硝酸盐日摄入量贡献率达30%～90%不等[1]。现代科学研究发现，在发酵体系中，蔬菜中的硝酸盐会被大量还原，产生发酵蔬菜的亚硝酸盐积累问题。在发酵体系中，蔬菜中累积的硝酸盐会在硝酸还原酶的作用下被大量转化为亚硝酸盐。硝酸还原酶主要由蔬菜表面和腌制器具所携带的微生物分泌，也存在于发酵原料蔬菜中。硝酸还原反应大部分在乳酸菌等发酵微生物生长的优势环境即卤水中进行，但菜体中也会部分发生[2]。国内外均有研究[3-4]证明，肠杆细菌和黄杆菌属等革兰氏阴性菌分泌的硝酸还原酶的作用是发酵蔬菜中亚硝酸盐大量形成的原因。发酵体系中产生的亚硝酸盐可在亚硝酸盐还原酶的作用下或与酸作用而被分解。 1.1蔬菜本身

新鲜的蔬菜中有很多硝酸盐, 是由于农业生产中氮素肥料的过

量施用或施用时间不当( 如收获前不久施用) ,蔬菜吸收土壤中氮肥

后氮素暂存于植物体内, 致使蔬菜和食品中积累了过量的硝酸盐。氮素( N) 参与植物体内大部分物质的构成,在植物生命活动中占有首要的地位,又称为生命元素。蔬菜等植物的氮源主要是广泛存在于土壤中的胺盐和硝酸盐等无机氮化合物。为了追求蔬菜的高产, 大量施用化肥, 尤其是大量施用易造成硝酸盐过量积累的氮肥,土壤中硝酸盐含量过多,蔬菜吸收量大于其还原量, 就会造成体内硝酸盐的过量积累, 结果造成蔬菜中硝酸盐含量严重超标。

1. 2生产工艺

在生产过程中,工艺条件控制不当,如腌制蔬菜时加盐量不足且腌制时间过短, 难以控制细菌的繁殖数量,腌菜中硝酸盐被细菌还原成亚硝酸盐, 结果造成产品中的亚硝酸盐含量过高。一般来说,蔬菜发酵初期亚硝酸盐的含量会不断增长,达到一个高峰之后下降, 这峰叫做亚硝峰。不同的蔬菜原料所含的蛋白质、氨基酸的量不尽相同, 在泡制过程中亚硝酸盐形成的时间和峰值也有所不同。有的蔬菜出现一个峰, 也有的出现二三次高峰。通常情况下,腌菜之后一周左右的亚硝酸盐含量最高, 而到二十天之后就已经很低了。因此,泡菜制作工程中加盐量和泡制时间的控制是保证产品质量的一个重要环节之一。

1. 3微生物污染

传统蔬菜发酵中的主要微生物是醋酸细菌和乳酸菌,它们是一

种“有益”细菌, 没有硝酸还原酶, 也不产生亚硝酸盐。但是,在泡菜制作过程中,如果条件控制不当,酸度不足,会有细菌混杂在其中。如一些引发食物细菌性中毒的沙门氏菌, 这些细菌本身具有将食物

中硝酸盐还原成亚硝酸盐的能力,如果这些杂菌大量繁殖,就会产生大量的亚硝酸盐, 给酸菜带来不安全因素。

2 亚硝酸盐的危害

现代科学研究发现，在发酵体系中，蔬菜中的硝酸盐会被大量还原，产生发酵蔬菜的亚硝酸盐积累问题。亚硝酸盐会对人体产生多种危害，主要包括引发高铁血红蛋白症和形成致癌物质亚硝胺。研究[5]表明，胃癌、食道癌等消化系统癌症高发地区往往与其膳食中过量的

硝酸盐和亚硝酸盐有关。亚硝酸盐是一种强毒性物质, 可对人体健康带来多种危害。作为一种强氧化剂, 较大剂量的亚硝酸盐进入人体后, 可将红细胞中亚铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白, 使血红蛋白失去携氧能力, 致使全身组织缺氧, 产生亚硝酸盐中毒症状。此外,亚硝酸盐在适当条件下可与食物或胃中共存的仲胺类物质发生

亚硝基化反应, 生成强致癌物亚硝胺, 该物质可导致人体多种癌症的发生。

3 泡菜中亚硝酸盐的检测方法

3.1分光光度法

可见分光光度法光谱法中最常用的测定亚硝酸盐的方法是Griess法。NO 在酸性条件下与偶氮反应生成红色的偶氮苯，偶氮在500～600nm有最大吸收光谱（若所选择的反应物不同，最大吸收光谱也有所不同）。目前，使用得最多的反应剂是磺胺和N-1-盐酸奈乙二胺，在540nm处比色测定。因所选择的反应剂不同，Griess 法的测定极限是0.02～2μmol/L。Griess法测定NO 具有高灵敏性、高准确度和再现性的特点，且方法简单有效，但在复杂介质中测定会受到影响。用Griess法测定NO时，必须先将NO还原为NO ，再用Griess法测定NO的含量。

3.2改进分析

近年来，许多学者对Griess法进行了改进，使其操作更为简便，灵敏性更高。采用超声波振荡法，并对锌－镉法测定硝酸盐的试验条件进行了改进，方法的精密度和回收率都较好，可用于江河水、雨水、

海水等天然水体中硝酸盐的测定。采用固体格氏试剂快速测定水中的亚硝酸盐氮，与液体试剂法相比效果相同，且固体格氏试剂法简化了操作手续，减轻了工作人员的工作强度，降低了分析成本，减少了试剂损耗，另外，配成的固体试剂可长期保存，随时可以适用，更适合大批水样的测定。采用自行设计的低频振荡还原仪，可在8min还原100个样液，而且还原效率高，操作简便，大大提高了测定的速度，具有重要推广价值。用H酸（1，8-氨基萘酚-3，6-二磺酸）代替α-萘胺或盐酸萘乙二胺作为重氮化合物的偶联试剂测定水中亚硝酸盐亚硝酸盐在0.025～1.0μg /ml范围内呈线性关系。用改进的E.大肠杆菌膜－Griess反应微量滴定板法测定基质中微量硝酸盐。

3.3紫外分光光度法及改进分析

紫外分光光度法改进了常规紫外分光光度法测定水中硝酸盐氮的操作方法，用活性炭代替树脂吸附处理样品，简化了预处理手续，使测定硝酸盐氮检出限达到0.014m g /ml。提出了一种神经网络参优化方法，并3-2-成功地将其应用于水中NO 和NO 的分析，在含量变化较大（最大与最小相差15倍）的范围内对2种物质同时进行测定，硝酸盐氮的相对误差小于5%，亚硝酸盐氮的相对误差较大，但一般小于10%，RSD小于5%。利用外检测－离子色谱法测定食品中的亚硝酸盐2-3-和硝酸盐，NO -N、NO -N的检出限分别为4μg /L 和10μg /L，此方法适用于测定肉制品、奶粉、蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐。采用紫外共振拉曼光谱法同时测定污水处理过程中的硝酸盐和亚硝酸盐，该方法的浓度范围是7μM～3.5mM，是一种较为理想

的同时测定污水中硝酸盐和亚硝酸盐的方法。该方法的线性范围为0～1.6μg /ml，用于地表水、地下水的测定，结果与盐酸奈乙二胺比色法一致。导数法与紫外分光光度法相结合，拓宽了紫外分光光度法测定硝酸盐和亚硝酸盐的领域，且其灵敏度高，简便、快速。研究了硝酸盐和亚硝酸盐的一阶导数光谱，用一阶导数紫外分光光度法直接测定水中硝酸盐，最低检出浓度为1n g /ml。该方法不需任何分离、掩蔽或转化，直接测定水中3-NO ，简便、灵敏、精密度和准确度较高，适用于饮用水、湖水和河水中。

4 泡菜中亚硝酸盐含量的控制

蔬菜发酵食品中导致亚硝酸盐产生的因素较多,可从以下几方面加以控制:

4. 1原料控制

首先是科学施肥。在种植蔬菜时要施用氮肥要做到适量适时, 科学施肥, 最好开展生态农业, 多施有机肥,少施化肥。二是保护地生产的蔬菜, 在不影响湿度的情况下, 应适当增加掀棚、揭棚和开窗的次数和时间, 以增加光照强度, 利于蔬菜同化硝酸盐, 减少硝酸盐的含量。三是选育维生素C 含量较高的蔬菜品种。维生素C 能阻断或减缓硝酸盐的形成, 抑制亚硝胺的合成。除此之外, 还应逐渐改变以叶菜、根菜为主要副食的饮食习惯。四是蔬菜在收获、运输过程中, 要避免损伤, 更不宜在高温下长期堆放。已腐烂变质的蔬菜, 亚硝酸盐的含量明显升高, 不宜采用[ 6]。另外, 选用亚硝酸盐含量低生产用水, 也是防止成品中亚硝酸盐含量过高的措施之一。

4. 2工艺控制

4. 2. 1菌种选育

筛选高效降解亚硝酸盐微生物菌种。目前对降解亚硝酸盐的菌种多为乳酸菌,因此,可从乳酸菌中选取不同的菌种, 进行定向诱导, 从而选育出降解亚硝酸盐效果理想并能稳定遗传的菌种。也可以适当进行其他菌种降解亚硝酸盐研究,但对微生物的安全性要进行评价。

4. 2. 2寻找能清除亚硝酸盐但对人体无害的添加剂

维生素 C 能够阻断亚硝酸盐形成亚硝胺, 维生素 C 含量丰富的水果蔬菜主要有: 沙棘、鲜枣、山楂、猕猴桃、柠檬、柑橘、青椒、番茄等。另外,姜汁、大蒜等也有清除亚硝酸盐的作用。食品生产时可使用烟酰胺、Vc 等抗氧剂作为发色剂, 从而减少亚硝酸盐的用量[ 7]。

4. 2. 3酶解

采用酶法降解食品中亚硝酸盐理论可行,但有待于进一步的摸索和研究。通过转基因技术对亚硝酸还原酶编码基因进行改造,使其在细菌中的表达强度增大,从而增加亚硝酸还原酶的活性, 为其在食品中应用奠定基础。亚硝胺作用过程可被许多化合物和环境条件所抑制, 如绿茶在37℃、pH 值为3 的模拟胃液条件下,可抑制胃内硝酸盐还原菌,使亚硝酸盐含量明显降低。

4.3工艺条件控制

采用杀菌处理工序,最大限度减少杂菌污染, 减少内源性亚硝酸盐的产生,同时在保证食品最佳发色的情况下,减少外源性亚硝酸盐的添加量,从而减少亚硝酸盐残留。

5 结语

作为中国传统食品，发酵蔬菜发展前景广阔。降低发酵蔬菜的亚硝酸盐含量有利于提高产品安全性，现有的研究表明，可通过优化发酵技术、添加亚硝酸盐清除物等方式进行亚硝酸盐含量调控。目前，国内酱腌菜产品多采用自然发酵生产，发酵菌种和接种发酵技术的研发比较落后。因此，加强优良乳酸菌种的筛选和纯种发酵技术的应用是降低产品亚硝酸盐含量、提升发酵蔬菜品质的可行途径。

参考文献

[1]HAMBRIDGET.Nitrateandnitrite intake assessment[EB/OL]. WHOFoodAdditivesSeries2003[2011-12-01].https://www.360docs.net/doc/2718056687.html,/doc uments/jecfa/jecmono/v50je07.htm.

[2] WOLF G, HAMMES W P. Effect of hematin on the activities of nitrite reductase and catalase in lactobacilli[J]. Archive Microbiology, 1988, 149: 220-224.

[3] 郭晓红, 杨洁彬, 张建军. 甘蓝乳酸发酵过程中亚硝峰消长机制抑制途径的研究[J]. 食品与发酵工业, 1989(4): 26-34.

[4]ROLF A. Nitrate reduction during fermentation by Gram-negativebacterial activity in carrots[J]. International Journal of

Food Microbiology, 1985, 2: 219-225.

[5] 林东昕, 吴月娇, 徐蕴芹, 等. 胃癌危险性不同人群膳食硝酸盐、亚硝酸盐及维生素C摄入量[J]. 营养学报, 1988(3): 234-239.

[ 6] 杨性民, 刘青梅, 徐喜团等. 人工接种对泡菜品质及亚硝酸盐含量的影响[ J] . 浙江大学(农业与生命科学版) ,2003, 29( 3): 291-294. [ 7] 曹会兰. 亚硝酸盐对人体的危害和预防[ J] . 微量元素与健康研究, 2003, 20( 2): 57-58